Fænotyper er alle de observerbare egenskaber ved en organisme.
For eksempel er størrelse, hårfarve, parringsadfærd og bevægelsesmønster alle træk ved en bestemt fænotype. Fænotyper kan ændre sig som et resultat af miljømæssige faktorer, eller deres træk kan ændre sig, når en organisme udvikler sig eller tilpasser sig.
Fænotypen af grupper af organismer kan ændre sig sammen, hvis deres fødevareforsyning, type mad eller slags rovdyr ændres.
Mens miljøpåvirkninger spiller en rolle og kan påvirke en fænotype, er organismens observerbare træk baseret på deres DNA eller genetisk kode. Egenskaber skyldes tilstedeværelsen af et eller flere gener i DNA'et. Hvis generne udtrykkes, hvilket betyder kopieret og brugt til at syntetisere proteiner, vises de tilsvarende egenskaber i organismen.
Samspillet mellem fænotype og genotype kan være meget kompleks.
Genotypen er roden til fænotype-træk, men trækkene påvirker organismenes udseende og dens observerbare opførsel.
Som et resultat bestemmer fænotypen stort set, hvor vellykket organismen er ved overlevelse og parring. Organismens succes tillader den at have mange efterkommere, men den viderefører sin genotype, ikke dens fænotype.
Fænotype / genotype-interaktionen kan producere organismer, der er bedre tilpasset deres miljø.
Fænotyper afhænger af mange faktorer
Sættet af gener i en organisms DNA danner grundlaget for organismenes fænotype, men der er mange andre påvirkninger på arbejde. Alle celler i en organisme har det samme DNA, men mange af cellerne er forskellige.
Forskellene afhænger af, hvilke dele af DNA cellen bruger i en proces, der kaldes genekspression. Genekspression kan påvirkes af miljøfaktorer, og påvirkninger fra miljøet kan yderligere påvirke fænotypen på andre måder.
De vigtigste ting, der kan påvirke fænotype, er:
- Genotype: Fænotypen er begrænset af genotypen. En organisme kan ikke vise et kendetegn, hvis der ikke er noget gen til det.
- Epigenetik: Epigenetik påvirker ekspressionen af gener. Hvis et gen er til stede, men ikke udtrykt, kan organismen ikke vise den tilsvarende karakteristik.
- Miljø: Miljøet kan påvirke træk direkte ved at ændre en organisms opførsel eller udseende, mens det tilsvarende gen er uændret. Miljøfaktorer kan også påvirke genekspression.
Gener og genvarianter af genotypen Bestemmer mulige fænotype-træk
Mens tilstedeværelsen af et gen i DNA-genetikoden gør det muligt, at en fænotype kan omfatte det tilsvarende træk, kan selve træk variere væsentligt. Organismer, der reproducerer seksuelt, modtager et sæt gener fra hver forælder. Deres genetiske sammensætning vil indeholde to lidt forskellige gener af gener, og et gen i hvert sæt kan være dominerende eller recessivt.
Fordi de to gener for et træk altid er forskellige, betyder det at have to dominerende gener eller et dominerende og et recessivt gen betyder, at organismenes mulige træk er den, der produceres af dominerende variation af genet.
En organisme med to recessive genkopier viser det træk, der produceres af recessiv genvariant. De to genvarianter resulterer i, at der produceres lidt forskellige proteiner og kan give anledning til forskellige fænotyper.
For eksempel har mennesker flere gener, der påvirker øjenfarven. Genvarianter, der resulterer i mørk øjenfarve, er dominerende, og lyse øjenfarvegenvarianter er recessive. En person med to dominerende mørke øjenfarvegener eller med et dominerende mørkt og et recessivt lys øjenfarvesæt vil have mørke øjne.
Mennesker med to lyse øjensæt-gen-sæt vil have lyse øjne. Det samme gen med to forskellige varianter resulterer i to fænotyper.
Epigenetik hjælper med at bestemme, hvilke af de mulige fænotyper, der vises
Organismens genotype bestemmer de mulige træk ved fænotypen, men de tilsvarende gener skal være aktive for at træk kan vises. Epigenetik studerer genekspression i celler, og mange gener er ikke aktive.
Forskellige faktorer såsom tilgængelige næringsstoffer, organisme alder og signaler sendt af andre celler bestemmer, om en celle udtrykker et gen eller ej.
For at udtrykke et gen skal en celle først lave en kopi af genet fra den oprindelige DNA-kode i cellekernen. Den genetiske kode kopieres til messenger RNA, som forlader kernen og finder en celle ribosom for at syntetisere det tilsvarende protein fra den kodede sekvens.
Proteinet giver cellen den karakteristiske egenskab eller egenskab, der fører til fænotype-træk i organismen. Cellen kan blokere eller regulere denne proces for at fremstille mere, mindre eller intet protein.
Genekspressionsprocessen betyder, at en fænotype som hårfarve kan ændre sig i en organisms levetid, selvom den genetiske kode forbliver den samme. Det originale gensæt til en bestemt hårfarve forbliver på plads, men nogle af generne i sættet udtrykkes mere eller mindre stærkt, da cellen regulerer ekspressionen af et gen op eller ned.
For hårfarve kan det pågældende gen have direkte indflydelse på mørk hårfarve, eller det kan medføre, at der produceres et hormon eller enzym, der påvirker hårfarven.
Miljøfaktorer påvirker fænotyper direkte eller gennem genekspression
Miljøet kan påvirke organismernes udseende og opførsel og ændre deres fænotype. For eksempel har nogle pelsbærende dyr som siamesiske katte temperaturfølsom hud. Koldere hud vokser mørkfarvet pels, mens varmere hud vokser lys pels. Når temperaturen i deres miljø ændres, kan deres pelsfarve og fænotype også ændre sig.
Ud over at ændre fænotyper direkte kan miljøfaktorer påvirke træk ved at påvirke genekspression. Tilgængelighed af næringsstoffer og andre cellerelaterede råmaterialer kan yderligere eller forhindre ekspression af visse gener.
At lave kopier af gener og syntetisere proteiner tager energi, hvilke celler stammer fra mad, organismen fordøjer. Hvis der ikke er nok næringsstoffer, kan genekspression muligvis bremse, og egenskaberne kan blive mindre udtalt.
Fænotyper og genotyper påvirker begge organismeudvikling
Mens genotypen er planen for organismen, den fænotype afspejler, hvordan kodningen oversættes til virkelighed. Afhængig af miljøfaktorer og organismenes livsoplevelse er nogle dele af den genetiske kode muligvis ikke nødvendig, og andre dele kan udtrykkes mere eller mindre stærkt. Fænotypen beskriver, hvad der faktisk sker med organismen.
For eksempel kan et individ have gener, der disponerer organismen til at udvikle en bestemt type sygdom. For at sygdommen kan udvikles, skal der være yderligere faktorer, der er forårsaget af miljøpåvirkninger. Enkeltpersonen er enten nødt til at engagere sig i skadelig opførsel eller uforvarende udsættes for skadelige faktorer.
Fænotypen for en person, der er modtagelig for en sygdom, kan omfatte fedme eller forhøjet blodtryk. Adfærdsmæssige faktorer kan omfatte cigaretrygning eller overdreven alkoholforbrug. For at udløse sygdommen kan det være nødvendigt at personen udsættes for giftige kemikalier eller normalt uskadelige mængder stråling. I begge tilfælde er den genetiske disposition til stede, men hvis personen ikke spiser, drikker eller ryger for meget, vil sygdommen sandsynligvis ikke blive udløst.
Når variationer i fænotyper påvirker naturlig selektion, kan den vellykkede fænotype påvirke genotypefordelingen for organismen.
For eksempel, hvis organismer med et recessivt gen er bedre tilpasset miljøet end dem med et dominerende gen, vil organismer med det recessive gen blive mere almindelige. De vil have efterkommere med to recessive gener, og populationen vil hovedsageligt bestå af genotyper med de to recessive gener. På denne måde kan fænotyper reagere på miljøfaktorer og påvirke genotypefordelingen i en gruppe organismer.